计算机组成原理指令扩展实验Word文件下载.docx
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1、两条指令的格式及功能
写明2条指令的格式、功能、寻址方式、操作码编码、微程序步数、微程序入口地址。
（1）指令格式：
ADTWDR
功能：
DR+2->
DR（DR内的值自加2）
寻址方式：
寄存器寻址
操作码编码：
10100001（A1）
微程序步数：
2
微程序入口地址：
81
（2）指令格式：
ADRMDR，[SR]
DR+[SR]->
DR
DR为寄存器寻址、[SR]为寄存器间接寻址
11100011（E3）
3
83
2、指令所对应的微程序
每条指令对应的微程序、每步功能及各自段值得意义
（1）指令ADTWDR对应的微程序为：
入口
地址
下址
CI-0
SCC3-0
MAR
I2-0
I8-6
I5-3
B口
A口
SST
SSHSCI
DC2
DC1
00
E0
4，3
3，0
8，0
1,1
0,0
82
30
（2）指令ADTWDR，[SR]对应的微程序为：
4,4
1,0
0,8
3,0
84
4,3
8,0
85
1,6
微程序各字段的含义如下：
入口地址：
指令的微程序入口地址；
下址：
微程序执行完后下一条微程序的地址；
00表示需要进行地址转移逻辑，30表示微程序结束。
CI3-0：
判别测试字段，其主要编码及功能如表1。
SCC3-0：
地址转移逻辑字符，仅当CI3-0为0011时有效。
MRW：
控制对内存和I/O接口的读写，其主要功能如下：
000，写内存；
001读内存；
010写串口；
011读串口；
1XX无内存和串口的读写操作。
I2-0：
控制数据来源，其编码及功能见表3。
I8-6：
控制对运算结果的处理，其编码及功能见表3。
I5-3：
运算功能的选择，其编码及功能见表3。
表3Am2901的9位控制码编码及功能
SST：
对CZVS的控制。
SSHSCI：
设置进位输入。
B口：
1000表示IR的DR字段，0000表示不用B口。
A口：
1000表示IR的SR字段，0000表示不用A口。
DC2：
专用寄存器接收控制，其主要编码及功能见表4-1。
DC1：
送内部总线的数据，其主要编码及功能见表4-2。
表4-1
专用寄存器接受控制
表4-2
内部总线数据来源选择控制
DC2编码
译码操作
操作说明
000
NC
不操作
/SWTOIB
送开关内容到内部总线
001
/GIR
指令寄存器接受
/RTOIB
送ALU输出到内部总线
010
/
16位机不用
/ETOIB
送IR地位字节内容到内部总线
011
/GAR
地址寄存器接受
/FTOIB
送程序状态字到内部总线
100
/INTR
恢复原中断优先级
101
/INTN
接受新中断优先级
110
/E1
用于开中断指令
/INTV
送中断向量到内部总线
111
/D1
用于关中断指令
3、ABEL语言源程序编辑以及JED文件生成
m256c.abl源程序修改过程（10步）以及生成JED文件的整个操作过程。
ADTW=（IR==[1,0,1,0,0,0,0,1]）;
//
（1）指令OP定义:
A1
ADRM=（IR==[1,1,1,0,0,0,1,1]）;
E3
MA81=（Y==[1,0,0,0,0,0,0,1]）;
//
（2）微指令地址定义:
81,82
MA82=（Y==[1,0,0,0,0,0,1,0]）;
MA83=（Y==[1,0,0,0,0,0,1,1]）;
83,84,85
MA84=（Y==[1,0,0,0,0,1,0,0]）;
MA85=（Y==[1,0,0,0,0,1,0,1]）;
//（3）入口地址定义:
81（10000001）
83（10000011）
D0=!
C_M&
（!
_MAP&
（ADRM#ADTW#SUB#OR#CMP#MVRR#DEC#SHR#JR#PSHF#PUSH#POP#POPF
#STRR#LDRR#LDPC#MVRD#CALA#RET#IRET#DI#ASR#RCR#STC#LDRA#LDRX#STRA
#STRX#SBB#JRS#JRNS）#NXTADDR0&
!
_PL）&
Bit8;
D1=!
（ADRM#AND#OR#TEST#MVRR#SHL#SHR#IN_#OUT#POP#POPF#LDRR#LDPC
#JMPA#CALA#RET#IRET#NOT#ASR#CLC#STC#JMPR#LDRA#STRA）
#NXTADDR1&
D7=!
（ADTW#ADRM）#NXTADDR7&
（4）下址定义MA81:
00，MA82:
30（00110000）
NXTADDR5:
=!
（MA04#MA05#MA06#MA07#MA08#MA09#MA0A#MA0B#MA0C#MA0D#MA0E
#MA0F#MA10#MA11#MA13#MA14#MA16#MA18#MA1A#MA1C#MA1E#MA22#MA24#MA30
#MA3F#MA50#MA51#MA52#MA53#MA54#MA55#MA56#MA57#MA58#MA59#MA5A#MA63
#MA66#MA68#MA69#MA6A#MA82#MA85）&
NXTADDR4:
#MA0F#MA10#MA11#MA12#MA13#MA14#MA15#MA16#MA17#MA18#MA1A#MA1C
#MA1D#MA22#MA24#MA30#MA3F#MA50#MA51#MA52#MA53#MA54#MA55
#MA56#MA57#MA58#MA59#MA5A#MA5C#MA5E#MA60#MA63#MA66
#MA69#MA6A#MA82#MA85）&
（5）差别测试字段定义MA81:
E0（11100000），MA82:
CI3:
（MA00#MA01#MA02#MA19#MA1B#MA89#MA1F#MA20#MA21#MA23#MA3A#MA3B#MA3C
#MA3D#MA3E#MA5B#MA5D#MA5F#MA61#MA62#MA64#MA65#MA67#MA89#MA81#MA83#MA84）
&
NRST&
CI2:
（MA00#MA01#MA02#MA19#MA1B#MA89#MA1F#MA20#MA21#MA23#MA3A
#MA3B#MA3C#MA3D#MA3E#MA5B#MA5D#MA5F#MA61#MA62#MA64
#MA65#MA67#MA81#MA83#MA84）&
CI1:
1&
CI0:
#MA0F#MA10#MA11#MA12#MA13#MA14#MA15#MA16#MA17#MA18#MA1A#MA1C#MA1D
#MA1E#MA22#MA24#MA30#MA31#MA3F#MA50#MA51#MA52#MA53#MA54#MA55#MA56
#MA57#MA58#MA59#MA5A#MA5C#MA5E#MA60#MA63#MA66#MA68#MA69
#MA6A#MA82#MA85）&
（6）MVR定义，MA81：
4，MA82：
4（100）
_MIO00:
=!
（MA00#MA01#MA03#MA04#MA05#MA06#MA07#MA08#MA09#MA0A#MA0B
#MA0C#MA0D#MA0E#MA0F#MA10#MA11#MA12#MA15#MA17#MA19#MA1B#MA89#MA1D
#MA1E#MA1F#MA21#MA23#MA30#MA31#MA3A#MA3B#MA3D#MA3F#MA50#MA51#MA52
#MA53#MA54#MA55#MA56#MA57#MA58#MA59#MA5A#MA5B#MA5D#MA5F#MA61#MA64
#MA66#MA67#MA69#MA6A#MA81#MA82#MA83#MA84）;
_WE00:
=（MA02#MA14#MA18#MA1C#MA20#MA24#MA5C#MA5E#MA60#MA62#MA68#MA85）;
（7）I2-0定义，MA81：
3，MA82：
3（011）
I200:
=（MA0B#MA11#MA12#MA14#MA1A#MA1B#MA89#MA1C#MA20#MA24#MA30#MA3C#MA3F#MA5A
#MA5C#MA5E#MA60#MA62#MA65#MA66#MA6A#MA83#MA85）;
I100:
=（MA01#MA0C#MA0D#MA0E#MA0F#MA12#MA13#MA14#MA15#MA17#MA19#MA1C#MA1D
#MA1E#MA1F#MA20#MA21#MA22#MA23#MA24#MA30#MA31#MA3B#MA3D#MA3E
#MA3F#MA52#MA53#MA54#MA55#MA5B#MA5C#MA5D#MA5F#MA60#MA61#MA63
#MA64#MA67#MA81#MA82#MA84#MA85）;
I000:
（MA00#MA01#MA04#MA05#MA06#MA07#MA08#MA09#MA0A#MA0C#MA0D#MA0E#MA0F
#MA11#MA12#MA13#MA14#MA15#MA17#MA19#MA1C#MA1D#MA1E#MA1F#MA20
#MA21#MA23#MA24#MA30#MA31#MA3B#MA3D#MA3F#MA50#MA51#MA52#MA53
#MA54#MA55#MA5B#MA5C#MA5D#MA5E#MA5F#MA60#MA61#MA62#MA63#MA64
#MA67#MA6A#MA81#MA82#MA84）;
（7）I8-6定义，MA81：
I700:
=（MA00#MA01#MA04#MA05#MA06#MA07#MA08#MA0B#MA0C#MA0D#MA0E#MA11#MA14#MA15
#MA17#MA1C#MA1D#MA1E#MA1F#MA21#MA22#MA23#MA24#MA31#MA3B#MA3D#MA3F
#MA50#MA51#MA52#MA54#MA5A#MA5B#MA5D#MA5F#MA61#MA64
#MA66#MA67#MA6A#MA81#MA82#MA85）;
I600:
（MA00#MA02#MA03#MA04#MA05#MA06#MA07#MA08#MA09#MA0A#MA0B#MA0C
#MA0D#MA0E#MA0F#MA10#MA11#MA12#MA13#MA14#MA15#MA16#MA18#MA19#MA1A#MA1B
#MA89#MA1C#MA21#MA24#MA3A#MA3B#MA3C#MA3D#MA3E#MA3F#MA50#MA51
#MA52#MA53#MA54#MA55#MA56#MA57#MA58#MA59#MA5A#MA5C#MA5E#MA60#MA62#MA63
#MA64#MA65#MA66#MA68#MA69#MA6A#MA81#MA82#MA83#MA85）;
（7）I5-3定义，MA81：
0，MA82：
0无
（8）B口A口定义，MA81：
8，0；
MA82：
B30=（MA04#MA05#MA06#MA07#MA08#MA09#MA0A#MA0B#MA0C#MA0D#MA0E
#MA0F#MA19#MA1C#MA50#MA51#MA52#MA53#MA54#MA55#MA63#MA81#MA82#MA84#MA85）;
A30=（MA04#MA05#MA06#MA07#MA08#MA09#MA0A#MA0B#MA1A#MA1B#MA89#MA50#MA51
#MA5A#MA5E#MA62#MA66#MA83）;
（9）SSTSSHSCI定义，MA81：
1,1;
MA82：
1,1（001,001）
SST000:
=（MA04#MA05#MA06#MA07#MA08#MA09#MA0A#MA0C#MA0D#MA0F#MA50#MA51#MA52
#MA53#MA55#MA56#MA81#MA82）;
SCI000:
=（MA00#MA01#MA05#MA09#MA0C#MA17#MA1D#MA1E#MA1F#MA23#MA31#MA53#MA54
#MA55#MA5B#MA5D#MA5F#MA61#MA67#MA81#MA82）;
（10）DC2DC1定义，MA81：
0,0;
DC2_100:
=（MA00#MA01#MA12#MA15#MA17#MA19#MA1B#MA89#MA1D#MA1E#MA1F#MA21#MA23
#MA31#MA3A#MA3B#MA3D#MA58#MA59#MA5B#MA5C#MA5D#MA5E#MA5F#MA60#MA61
#MA62#MA64#MA67#MA83）;
DC2_000:
=（MA00#MA01#MA02#MA12#MA15#MA17#MA19#MA1B#MA89#MA1D#MA1E#MA1F#MA21
#MA23#MA31#MA3A#MA3B#MA3C#MA3D#MA59#MA5B#MA5C#MA5D#MA5E#MA5F#MA60
#MA61#MA62#MA64#MA67#MA83）;
按照如上代码对源代码进行修改后，利用JED编译软件生成.jed文件
具体操作步骤
①双击lc4256.syn，启动ispLEVER
②双击.abl文件
③双击CompileLogic进行编译
④双击JEDECFile,生成.jed文件
4、MACH编程
将JED文件下载到MACH器件的过程.
启动LatticeSemiconductor公司IspVMSystem软件，弹出主界面：
（1）连接好教学计算机上在线MACH编程电缆，打开教学计算机的电源。
（2）通过主界面的SCAN按钮找到在线编程器件。
（3）双击软件找到的设备LC4256v，通过Browse按钮选择已经编译好的JED文件，单击OK.
（4）重新回到主界面，点击GO命令进行编程，编程成功后关闭编程窗口。
五、编程验证及结果分析
编写一个验证程序，运行结果说明
1.第二条指令（ADTW）验证程序截图如下所示
分析：
上图是输入如下代码的结果：
2000:
MVRDR0,0005
2002:
INCR0
2004:
RET
2006:
E2002A110
G2000由分析可知代码最终结果正确
2.第三条指令（ADRM）验证程序截图如下所示
R1的原始值为1，后将R2值变换为7之后，执行程序，实现了R1和R2相加，将结果8送入R1中。
经过u命令进行验证，结果正确。
六、实验体会
经过一个下午的实验，我们终于完成了指令的扩展实验，得出了实验结果。
在这个过程中我不仅学到了很多知识，而且最重要的是我对计算机有了更加深刻的了解。
通过本次实验，结合对以前课上对指令的理解，我更彻底的了解了指令的执行原理，在本次实验中，最重要的是对代码的修改部分，这就要建立在对每一条微指令的属性值的正确理解上，对应具体情况对每一条指令进行相应修改，从而才能正确编译，最后经过代码的验证已经编译好的文件，最终验证指令的扩展成功。
在这个过程中只要错了一步就不能完成最后的验证，经过了好几次我们才把文件修改正确完成验证。
在试验的过程中，我们充分的理解了计算机微程序控制器的组成和设计技术，包括Am2910期间的功能和具体用法，教学计算机的总体组成和各部件之间的连接方法。
让我们记忆最深刻的是实验的过程中，因为一小步的错误致使我们花了很长的时间才完成实验。
也因为这样，我们才意识到学习计算机的重要性，因为只有真正的认真者，真正能够耐下心来完成这个学习过程的人才是能够有大成就的，就想老师在试验中说的，其实这个实验很简单，只不过需要的是你们的耐心与认真。
关于计算机硬件和软件的学习还在继续，本次实验也是我们学习道路上的垫脚石。
我相信，即使再难的实验，只要态度好，认真做，也会轻松的完成。
而我们要做的就是总结经验，然后深入思考，最后再次验证，才能得到最后的结果。
计算机的学习路漫漫其修远兮，我将用我的亲身体验来证明。
教师评价
评定项目
A
B
C
D
基本部件原理清楚
操作熟练
微指令设计合理
解析完整
微程序功能正确
文字流畅
验证程序运行正确
报告规范
其他：
评价教师签名：
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